Ste se že kdaj vprašali, ali je mogoče potovati s svetlobno hitrostjo? Mogoče bi s potrebno tehnologijo, ki nam pomaga doseči to hitrost, nekega dne lahko odleteli na rob vesolja in videli, kaj je zunaj njega?
Malo teorije
Hitrost svetlobe v vakuumu je konstanta, ki jo dokaj natančno poznamo: svetloba se na primer giblje s hitrostjo 299.792.458 metrov na sekundo. To je hitrost širjenja vseh elektromagnetnih polj v vakuumu, vključno z radijskimi valovi, infrardečim, ultravijoličnim, rentgenskim in gama sevanjem.
Po Einsteinovi posebni teoriji relativnosti ničesar ne more potovati hitreje od svetlobe. V normalnih razmerah se svetloba zares pomakne za nas. Na primer, nimamo časa, da bi videli, kako se fotoni odbijajo od predmetov in jih absorbirajo površine v prostoru, ko svetloba ugasne - to se zgodi tako hitro.
Hitrost svetlobe v praznem prostoru (vakuumu) ni odvisna od relativne hitrosti med njenim virom in opazovalcem. Nekateri menijo, da je ta trditev v nasprotju z zdravim razumom, vendar je prav to pokazano eksperimentalno. Najbolj znani tovrstni eksperiment sta v poznem 19. stoletju izvedla fizika Albert Michelson in Edward Morley. Ugotovili so, da je hitrost svetlobe v vseh smereh enaka, ne glede na to, da se Zemlja sama giblje skozi vesolje.
Albert Michelson.
Promocijski video:
Človek in hitrost
Ljudje vsekakor ljubijo hitrost. Ker je bilo kolo izumljeno in hitrosti ni bilo več določeno z močjo naših nog, smo se želeli vedno hitreje in hitreje premikati. Hitreje, ko se človek premika, bolj so navdušeni (čeprav je treba opozoriti, da so velike hitrosti zastrašujoče). Danes je človeštvu uspelo razviti neverjetno hitra letala, ultra hitre borce, super hitre vlake in podobno. Vendar ima vesolje nekaj hitreje v rokavu kot vse, kar smo dosegli - svetlobo.
Tako so se morda nekateri od vas nekega večera po napornem dnevu, sedeli ob steklenici piva ali skodelici čaja, spraševali, kaj bi bilo, če bi se premikali s hitrostjo svetlobe.
Kaj se zgodi, če se premikamo s svetlobno hitrostjo
Človek, ki se giblje s svetlobno hitrostjo, bo doživel časovno širitev. Zanj bo čas minil počasneje v primerjavi s človekom, ki miruje. Poleg tega se bo njihovo vidno polje močno spremenilo. Za človeka, ki se giblje s svetlobno hitrostjo, se bo vesolje pojavilo v obliki predora pred aparatom, na katerem potuje. Razmislite o tej vznemirljivi ideji.
Do 20. stoletja je bil svet prepričan v pravilnost pogledov Isaaca Newtona na predmete in gravitacijo. Vendar je v 1900-ih nihče drug kot Albert Einstein prevzel in za vedno spremenil svet.
Albert Einstein je leta 1921 predaval na Dunaju.
Teorija relativnosti, ki jo je predlagal, je razjasnila številna vprašanja, povezana z maso in energijo. Enačba enakovrednosti mase in energije je dokazala, da sta masa in energija medsebojno zamenljivi, to pomeni, da se lahko ena spremeni v drugo - in obratno. Predlagal je tudi, da ni enotnega referenčnega okvira. Vse je relativno celo čas. Potem mu je prišlo razumevanje, da je hitrost svetlobe konstantna in ni odvisna od opazovalca. Če se torej človek giblje s 50% hitrosti svetlobe v isti smeri kot svetloba, potem bo svetlobni žarek nanj videti enak kot pri osebi, ki miruje.
Kar zadeva enakovrednost mase in energije, na kratko pomeni, da če predmet premakne 10% hitrosti svetlobe, se njegova masa poveča za 0,5% njegove prvotne mase. Hkrati, če se predmet premika z 90% hitrosti svetlobe, se njegova masa podvoji.
Ali lahko potujemo s svetlobno hitrostjo
Ne, ne moremo se premikati s svetlobno hitrostjo. Bistvo je, da se pri premikanju s svetlobno hitrostjo masa predmeta eksponentno poveča. Predstavljajte si naslednje: hitrost svetlobe je skoraj 300 tisoč kilometrov na sekundo, in ko se predmet premika s to hitrostjo, njegova masa postane neskončna. Zato bo za premikanje tega predmeta potrebno neskončno energijo (spomnite se enakovrednosti mase in energije), kar je skrajno nepraktično.
Grobo rečeno, iz tega razloga se noben predmet ne more premikati s svetlobno hitrostjo (razen same svetlobe) ali hitreje.
Glede gibanja skoraj pri svetlobni hitrosti, recimo pri 90%, bomo imeli zanimiva opažanja.
Premikanje (skoraj) s svetlobno hitrostjo
Najprej bo človek, ki se giblje s tako hitrostjo, doživel časovno širitev. Čas bo zanj minil počasneje kot za nekoga, ki miruje. Če se na primer človek giblje z 90% svetlobne hitrosti, potem, ko mine 10 minut zanj, 20 minut mine za osebo, ki miruje.
Diagram, ki prikazuje ukrivljenost časa, ko se približuje hitrosti svetlobe.
Treba je omeniti glavne spremembe vidnega polja. Za človeka, ki se giblje - kamor koli - z 90% hitrosti svetlobe, kot je že omenjeno, bo vesolje videti, kot da bi ga gledal skozi okno pred svojim vesoljskim plovilom. Zvezde, ki se jim približa, bodo videti modre, tiste, ki ostanejo zadaj, pa rdeče. To je zato, ker se bodo svetlobni valovi zvezd pred seboj združili, zaradi česar bo predmet videti modri, svetlobni valovi zvezd, ki jih pustimo za seboj, pa se bodo raztegnili in postali rdeči, kar bo povzročilo ekstremni Doplerov učinek.
Potem ko bi človek premagal določeno znamenje, bi se potopil v temo, saj bi bile valovne dolžine, ki padejo v njegove oči, zunaj vidnega spektra.
Seveda bi bila to tudi ob vseh nepraktičnosti in ovirah, povezanih s potovanjem s hitrostjo svetlobe (ali v bližini), še ena pustolovščina.
Vladimir Guillen